KR101679582B1

KR101679582B1 - 밸브 장치

Info

Publication number: KR101679582B1
Application number: KR1020157023129A
Authority: KR
Inventors: 안드레아스 무엘바우어; 마티아스 브리크; 버한 다그딜렌; 요크 베른하르트; 유근 보만
Original assignee: 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하
Priority date: 2013-10-15
Filing date: 2014-09-29
Publication date: 2016-11-25
Also published as: CN105074193B; WO2015055410A1; US20160215744A1; JP2016508579A; EP2938874B1; DE102013220768A1; JP5976239B2; CN105074193A; US9719472B2; EP2938874A1; KR20150110769A

Abstract

고압 펌프용 밸브 장치(2)가 제안되며, 밸브 장치(2)는 함몰부(22)를 가지는 펌프 하우징(24), 펌프 하우징(24)에 있는 함몰부(22)에 대응하도록 구성되고, 그 결과 상기 함몰부(22) 내로 삽입될 수 있는 밸브 하우징(4), 및 클램핑 디스크(6)를 가진다. 밸브 하우징(4)은, 제1 축방향 경계면(5)과, 상기 제1 축방향 경계면과 반대로 놓이도록 배열된 제2 축방향 경계면(44)을 구비한 적어도 하나의 방사상 돌출부(36)를 가지며, 클램핑 디스크(6)는 밸브 하우징(4)의 방사상 돌출부(36) 위에서 방사상으로 연장하고 밸브 하우징(4)의 제2 축방향 경계면(44)과 대응하도록 구성되는 제3 축방향 경계면(46)을 가진다. 클램핑 디스크(6)는 원주방향 측부에 나사부(40)를 가지며, 나사부는, 밸브 하우징(4)이 제1 경계면(5) 상으로 조여지는 방식으로 함몰부(22)의 내측부 상의 나사부(42) 내로 나사 결합될 수 있다.

Description

밸브 장치{VALVE ARRANGEMENT}

본 발명은 밸브 장치, 특히 커먼 레일 시스템(common rail system)을 위한 고압 펌프용 밸브 장치에 관한 것이다.

내연 기관, 특히 디젤 엔진의 연소실 내로 연료를 분사하기 위한 커먼 레일 시스템로서 공지된 분사 시스템은 압축된 연료 어큐뮬레이터, 커먼 레일을 가진다. 연료를 연속으로 공급하기 위하여, 고압 펌프가 요구된다.

편심기(eccentric)를 통해 구동되는 피스톤에 추가하여, 고압 펌프는 능동형 또는 수동형 밸브를 구비한 밸브 장치를 또한 가진다. 밸브 장치는 통상적으로 샌드위치 디자인으로 고도의 통합을 통해 펌프에 직접 통합되며, 이러한 것은 예를 들어 프레싱 및 용접 작업과 동반하는 설정 프로세스의 도움으로 일어난다. 그러나, 이러한 형태의 제조의 경우에, 밸브 장치는 오직 펌프에서 직접 검사될 수 있으며, 그 결과, 밸브의 오작동의 경우에 전체 펌프가 거절된다.

분해될 수 있도록 중앙 나사의 도움으로 고압 펌프에 밸브를 부착하는 것이 WO 2013/079693 A1로부터 공지되어 있다. 밸브 하우징 상에 중앙 나사의 배열의 결과로서 및 밸브 하우징 상의 밀봉 링의 필요한 사용의 결과로서, 밸브 하우징은 조립 동안 회전/병진 운동을 겪고, 공정 중에 끼이거나 또는 손상될 수 있다.

결과적으로, 본 발명의 목적은, 밸브 장치가 가능한 신뢰 가능한 방식으로 펌프 상에 또는 펌프에서 체결을 허용하고 또한 분해를 허용하며, 밸브 장치가 동시에 밀봉 링의 조립 유도 손상을 방지하며 그럼에도 가능한 콤팩트한 구조를 가지는, 펌프를 위한 밸브 장치를 제안하는 것이다.

상기 목적은 독립항 제1항의 특징을 가지는 밸브 장치를 통해 달성된다. 유익한 전개 및 실시예는 종속항 및 다음의 설명으로부터 이해될 수 있다.

함몰부를 구비한 펌프 하우징, 펌프 하우징에 있는 함몰부와 대응하도록 구성되고, 그 결과 함몰부 내로 삽입될 수 있는 밸브 하우징, 및 클램핑 디스크를 가지는, 고압 펌프용 밸브 장치가 제안된다. 밸브 하우징은 제1 축방향 경계면, 및 이와 반대로 놓이도록 배열된 제2 축방향 경계면을 구비한 적어도 하나의 방사상 돌출부를 가진다. 클램핑 디스크는 밸브 하우징의 방사상 돌출부 위에서 방사상으로 연장하고, 밸브 하우징의 제2 축방향 경계면과 동일 평면에 놓인 제3 축방향 경계면을 가진다. 클램핑 디스크는 원주방향 측부 상에 나사부를 가지며, 나사부는, 밸브 하우징이 클램핑 디스크를 거쳐 펌프 하우징에서 제1 축방향 경계면을 경유하여 조여지는 방식으로 함몰부의 내측부 상의 나사부 내로 나사 결합될 수 있다.

밸브 하우징은 대응 구성의 결과로서 펌프 하우징의 함몰부 내로 메워지거나 또는 눌려지도록 구성된다. 밸브 하우징과 펌프 하우징 사이의 경계면들은, 밸브 하우징의 스크루 연결의 부재를 고려하여 펌프 하우징에서 회전적으로 움직이지 않는 종래의 밀봉 링 등으로 구성될 수 있다. 그러므로, 밀봉 링의 밀봉 작용의 신뢰성은 조립 형태에 의해 영향받지 않는다.

밸브 하우징의 방사상 돌출부는 펌프 하우징 내로 나사 결합될 수 있는 클램핑 디스크를 거쳐 펌프 하우징에 의한 밸브 하우징의 조임(bracing)을 수행하는데 적절하다. 350 bar 이상의 고압 펌프에서 높은 작동 압력을 고려하여, 밸브 하우징의 체결 수단에 의해 흡수되어야만 하는 비교적 큰 축방향 힘이 밸브 상에 작용한다. 원주방향 측부 상의 나사부와 펌프 하우징에 의한 밸브 하우징의 조임의 배열은 상기 축방향 힘의 상당히 더 양호한 흡수, 외부로의 나사부의 방사상 변위를 이끌고, 또한 나사부의 상당히 작은 치수를 요구하고, 그러므로 밸브 장치의 콤팩트한 디자인을 허용한다.

하나의 유익한 실시예에서, 함몰부는 어깨부를 가지며, 밸브 하우징의 제1 축방향 경계면은 어깨부에 기댄다. 그 결과, 상기 어깨부는 펌프 하우징에서 밸브 하우징을 조이기 위한 환형 경계면을 제공할 수 있다. 어깨부는 바람직하게 비교적 큰 내경으로부터 비교적 작은 내경으로의 계단 형상의 전이부(step-shaped transition)이다. 비교적 큰 내경은 함몰부에 있는 나사부의 거의 내경이거나 또는 그보다 작을 수 있다.

펌프 하우징에서 밸브 하우징의 개선된 센터링을 위하여, 함몰부는 함몰부의 내부 구획의 막힌 보어형 디자인으로 이어지는 추가의 어깨부를 가질 수 있다. 밸브 하우징의 원통형 구획은 상기 센셕 내로 용이하게 도입될 수 있으며; 밸브 하우징은 함몰부 내로 용이하게 도입될 수 있어야 한다. 함몰부의 상기 내부 구획은 다음의 설명에서 밀봉 구획으로 지칭된다.

밀봉 구획은 특히 바람직하게 밀봉 링을 거쳐서 밀봉에 적절한 위치선정 끼워맞춤(locating fit)으로 구성되고, 밸브 하우징은 대응하는 원통형 구획에 있는 원주방향 측부 상에 배열되는 환형 링 그루브를 가지며, 링 그루브에는 밀봉 링이 배열된다. 그 결과, 밀봉 구획 내로 밸브 하우징의 누름 및 밀봉 링의 압좌(squashing) 동안, 밀봉 구획과 밸브 하우징 사이의 밀봉이 일어난다. 상기된 바와 같이, 조립 동안 밀봉 링의 연속적인 회전은 누름 행위를 통하여 방지된다. 그러므로, 밀봉 작용이 조립 유도 방식으로 부과되는 것이 사실상 배제될 수 있다.

지지 링이 링 그루브에 또한 유익하게 배열될 수 있으며, 지지 링은 링 그루브와 함몰부 사이에 형성되는 밀봉 갭 내로의 밀봉 링의 돌출을 방지한다.

하나의 유익한 실시예에서, 클램핑 디스크를 대면하는 밸브 하우징의 제2 축방향 경계면은 클램핑 디스크를 향해 연장하는 어깨부를 가진다. 그 결과, 클램핑 디스크 상의 제3 축방향 경계면은 마찬가지로 밸브 하우징의 제2 축방향 경계면 상의 어깨부와 대응하는 어깨부를 가진다. 그러므로, 센터링 작용이 이러한 방식으로 추가적으로 만들어질 수 있고, 센터링 작용의 결과로서, 밸브 하우징의 특히 정밀한 배향이 펌프 하우징에 대한 클램핑 디스크의 나사 결합 동안 만들어지고 및/또는 유지된다.

그러므로, 제조하는데 특히 간단한 경계면들의 평면 접촉이 추가의 실시예로서 예상할 수 있다.

하나의 특히 바람직한 실시예에서, 클램핑 디스크는, 제3 축방향 경계면의 반대편에 놓이도록 배열되고 공구를 위한 수용 프로파일을 구비하는 제4 축방향 경계면을 가진다. 밸브 구성 요소가 펌프 하우징 위에서 축방향으로 클램핑 디스크를 통해 연장하고 클램핑 디스크가 또한 사실상 펌프 하우징 내로 완전히 담겨질 수 있기 때문에, 클램핑 디스크를 나사 결합하기 위한 대응 공구가 클램핑 디스크 상에 해제 가능하게 배열될 수 있으면 특히 유익하다. 이러한 것은 완전히 다른 형상을 가질 수 있는 공구를 수용하기 위한 이러한 형태의 프로파일을 통해 달성된다. 회전축으로부터 이격되고 그 사이에 갈라진 형태의 렌치가 배열될 수 있는 보어들에 추가하여, 예를 들어 별 형상의 오목부와 같은 연속적인 프로파일이 또한 예상할 수 있다.

또한, 각각의 경우에, 밸브 하우징과 클램핑 디스크가 서로 일치하는 지름의 하나의 보어를 가지는 것이 바람직하다. 여기에서, 체적 유량 제어 밸브의 작동기의 작동기 하우징은 예를 들어 밸브 하우징 내로 2개의 대응하는 보어를 통해 메워지고 밸브 하우징에 클램핑될 수 있다. 또한, 제어 전자석의 코일은 상기 작동기 하우징 주위에 배열될 수 있다. 자석을 둘러싸는 추가의 하우징은 또한 클램핑 디스크에 나사 결합될 수 있다.

본 발명은 또한 이러한 형태의 밸브 장치를 가지는 고압 펌프에 관한 것이다. 여기에서, 고압 펌프는 특히 커먼 레일 시스템의 고압 펌프이다.

설명된 세분 및 전개는 임의의 필요한 방식으로 서로 조합될 수 있다.

본 발명의 추가의 가능한 세분, 전개 및 실시는 상기되거나 또는 예시적인 실시예에 관한 다음의 상세한 설명에 기술될 본 발명의 특징의 명시적으로 언급되지 않는 조합을 또한 포함한다.

첨부된 도면은 본 발명의 실시예의 추가의 이해를 전하도록 의도된다. 도면은 실시예를 예시하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 개념을 설명하는 역할을 한다.
다른 실시예와 설명된 많은 이점은 도면에 관하여 드러낸다. 예시된 도면의 요소는 서로에 대해 반드시 축척으로 도시되지 않았다.
도 1은 밸브 장치의 단면도;
도 2a 내지 도 2c는 공구를 수용하기 위한 수용 프로파일을 가지는 상이한 구성의 클램핑 디스크를 도시한 도면.

도면에서, 동일한 도면 부호는 반대로 명시되지 않는 한 동일 또는 기능적으로 유사한 요소, 조립 부분, 구성요소 또는 방법 단계를 인용한다.

도 1은 밸브 하우징(4), 클램핑 디스크(6), 및 작동기 하우징(10)에 있는 작동기(8)를 가지는 밸브 장치(2)를 도시한다. 밸브 장치(2)의 핵심 부품은 스프링(14)을 통해 스토퍼(16) 상으로 가압되는 밸브 태핏(12)이며, 작동기(8)가 스프링력에 반하여 밸브 태핏(12)의 축방향 움직임을 수행하는 것이 가능하다. 밸브 태핏(12)과 밸브 시트(60) 사이의 개방 면적은 전기 제어 전류에 의존하여 작동기(8)를 통해 제어된다. 이러한 방식으로, 유체 입구(18)로부터 출구(20)까지의 체적 유량의 크기가 제어된다.

밸브 장치(2)의 개별적인 구성 요소를 별개로 테스트 및/또는 대체하는 것을 가능하게 하기 위하여, 본 발명에 따른 밸브 장치(2)는 기능의 기계적 분리를 갖고, 이는 도시된 구성을 유도한다. 밸브 하우징(4)은 펌프 하우징(24)의 함몰부(22) 내로 메워질 수 있는 방식으로 구성된다. 이러한 것은 밸브 하우징(4)이 축방향 움직임을 통해 함몰부(22)내로 밀려질 수 있으며, 예를 들어 나사 결합을 위하여 본 발명에서 회전이 필요없다는 것을 의미한다. 함몰부(22)는 막힌 보어의 방식으로 평탄 저부 또는 원뿔형 저부를 구비하고, 출구(20)가 저부에 접한다.

함몰부(22)는 출구(20)의 영역에서 원통형 구성이며; 밸브 하우징(4)은 마찬가지로 외경이 함몰부(22)의 내경에 일치하는 원뿔형 구획(26)을 가진다. 원통형 구획(26)은 밀봉 링(30)을 지지하는 지지 링(61)이 원주방향 측부 상에 배열되는 링 그루브(28)를 가진다. 함몰부(22) 내로 메워지는 밸브 하우징(4)의 결과로서, 밀봉 링(30)은 약간 압축되고, 그 결과, 링 그루브(28)에 있는 지지 링(61)과 펌프 하우징(24)의 대응 밀봉면(32)과 같은 높이로 가압된다. 필요한 밀봉 작용은 이러한 방식으로 만들어진다.

펌프 하우징(24)은 어깨부(34)를 가지며, 어깨부(34)의 내경은 밸브 하우징(4)의 돌출부(36)의 외경보다 작다. 그 결과, 함몰부(22)로 눌려지는 동안, 밸브 하우징(4)은 제1 축방향 경계면(5)을 통해 어깨부(34)와 접촉하고, 그 결과, 입구(18)로부터 유입 채널들의 기하학적 위치는 밸브 하우징(4)의 관통 유동 개구(38)들과 일치한다.

클램핑 링(6)은 펌프 하우징(24)과 함께 밸브 하우징(4)을 조이도록 사용된다. 상기 클램핑 링(6)은 나사부(40)가 그 외측부 상에서 원주방향 측부 상에 배열되는 방식으로 구성되고, 나사부(40)는 펌프 하우징(24)의 나사부(42)에 대응한다. 커먼 레일 시스템의 높은 압력을 통해 만들어지는 유압력(FH)은 클램핑 링(6)의 도움으로 적용되는 축방향 클램핑력(FS)을 통하여 보상된다.

클램핑 링(6)을 대면하는 측부에서, 밸브 하우징(4)은 밸브 하우징(4)을 대면하는 클램핑 링(6)의 측부 상의 제3 축방향 경계면(46)과 대응하는 제2 축방향 경계면(44)을 가진다. 그러므로, 나사 결합 동안, 클램핑 링(6)은 제2 축방향 경계면 상에서 제3 축방향 경계면(46)을 통해 지지된다.

제2 축방향 경계면(44)은 클램핑 링(6)으로부터 떨어져 대면하는 환형 안정기(annular plateau)를 형성하는 어깨부(45)를 통해 경계가 정해질 수 있다. 클램핑 링(6)의 어깨부(47)는 이와 대응할 수 있으며, 그 결과, 밸브 하우징(4)의 센터링은 클램핑 링(6)의 조임 동안 자동으로 일어난다.

제3 경계면(46)과 반대로 놓이도록 배열된 제4 경계면(48) 상에 공구 수용 프로파일(도시되지 않음)이 있으며, 공구 수용 프로파일은 클램핑 디스크(6)에 대한 조임 토크의 적용을 가능하게 한다. 클램핑 디스크(6)는 바람직하게 밸브 하우징(4)의 조임 상태에서, 상기 클램핑 디스크가 펌프 하우징(24)과의 동일 평면을 종료하거나 또는 이보다 약간 담기는 방식으로 치수화된다.

또한 밸브 하우징(4)과 클램핑 디스크(6)는 각 경우에 동일한 지름의 하나의 중앙 보어(50 및 52)를 각각 가지며, 그 결과, 작동기 하우징(10)은 서로 정렬된 2개의 보어(50 및 52) 내로 메워질 수 있다. 작동기(8)의 나머지 구성 요소는 작동기 하우징(10)의 조립 후에 클램핑 디스크(6)에 체결될 수 있다.

밀봉 링(30)을 통한 밀봉의 기능적 분리 및 클램핑 디스크(6)를 통한 밸브 하우징(4)의 조임의 결과로서, 밸브 장치는 상당히 짧고 독립형 유압 모듈로서 상당히 더욱 콤팩트한 것일 수 있다. 이러한 것은, 밸브 하우징으로부터 이전되고 원통형 구획(26)보다 상당히 큰 외경을 가지는 구성요소 상의 나사부의 이전을 통해 달성된다. 그 결과, 보다 짧은 나사부는 동일한 클램핑력을 도입하기 위하여 필요하다. 추가하여, 밸브 하우징(4)은 메워져야만 하고, 밸브 하우징(4)의 회전은 분산되며, 이는 밀봉 링(30)의 밀봉 작용 상에 유익한 효과를 가진다.

도 2a 내지 도 2c는 클램핑 디스크(6)에 있는 상이한 수용 프로파일(54, 56 및 58)을 도시하며, 수용 프로파일(54, 56 및 58)은 공구를 수용하기 위해 구성된다. 이에 반하여, 도 2a는 외부로 방사상으로 연장하는 보어(52) 상의 4개의 오목부(54)를 도시하고, 보어(52)로부터 방사상으로 이격된 별도의 보어(56)들을 사용하는 것이 도 2b에서 제안된다. 도 2c는 보어(52)의 원주방향 측부 상에 배열되고 치형 프로파일을 형성하도록 보어(52)를 확장하는 일렬의 삼각형 오목부(58)를 도시한다. 본 발명의 핵심 개념으로부터 벗어남이 없이 다른 수용 프로파일이 또한 예상 가능하다는 것은 말할 필요가 없다. 그러나, 모든 수용 프로파일의 공통의 특징은 공간이 클램핑 디스크(6)의 회전축으로부터 유지되어야 하고, 중앙 보어(52) 외부에 공구의 도입을 허용하기 위하여 적어도 2개의 오목부가 존재하여야 한다.

비록 본 발명이 바람직한 예시적인 실시예를 사용하여 상기의 상세한 설명에서 설명되었지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고, 다양한 방식으로 변경될 수 있다. 특히, 본 발명은 본 발명의 핵심 개념으로부터 벗어남이 없이 다양한 방식으로 수정되거나 또는 변경될 수 있다.

Claims

고압 펌프용 밸브 장치(2)로서,
- 함몰부(22)를 구비하는 펌프 하우징(24),
- 상기 펌프 하우징(24)에 있는 함몰부(22)에 대응하도록 구성되고, 그 결과로서 상기 함몰부(22) 내로 삽입될 수 있는 밸브 하우징(4), 및
- 클램핑 디스크(6)를 포함하되,
상기 밸브 하우징(4)은, 제1 축방향 경계면(5)과, 상기 제1 축방향 경계면과 반대로 놓이도록 배열된 제2 축방향 경계면(44)을 가진 적어도 하나의 방사상 돌출부(36)를 구비하고,
상기 클램핑 디스크(6)는 상기 밸브 하우징(4)의 방사상 돌출부(36) 위에서 방사상으로 연장되고 상기 밸브 하우징(4)의 제2 축방향 경계면(44)과 동일 평면에 놓인 제3 축방향 경계면(46)을 구비하며,
상기 클램핑 디스크(6)는 원주방향 측부에 나사부(40)를 가지며, 상기 나사부(40)는, 상기 밸브 하우징(4)이 상기 클램핑 디스크(6)를 통해 조여지는 방식으로 상기 함몰부(22)의 내측부 상의 나사부(42) 내로 나사 결합될 수 있고,
상기 밸브 하우징(4)과 상기 클램핑 디스크(6)는 각 경우에 하나의 보어(50, 52)를 가지며, 상기 보어(50, 52)는 서로 통합되고 지름이 서로 일치하고,
작동기(8)와, 상기 보어(50, 52) 내로 메워지는 상기 작동기(8)의 작동기 하우징(10)을 포함하는, 밸브 장치(2).
제1항에 있어서, 상기 함몰부(22)는 상기 밸브 하우징(4)의 제1 축방향 경계면(5)이 기대는 어깨부를 가지는, 밸브 장치(2).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 펌프 하우징(24)에 있는 함몰부(22)는 상기 밸브 하우징(4)의 원통형 구획(26)을 수용하기 위한 추가의 어깨부(35)를 가지는 밸브 장치(2).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 밸브 하우징(4)은 원통형 구획(26)에서 상기 원주방향 측부 상에 배열되는 환형 링 그루브(28)를 가지며, 상기 환형 링 그루브 내에 밀봉 링(30)이 배열되는 밸브 장치(2).
제4항에 있어서, 지지 링(61)이 또한 상기 링 그루브(28)에 배열되는 밸브 장치(2).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 클램핑 디스크(6)를 대면하는 상기 밸브 하우징(4)의 제2 축방향 경계면(44)은, 상기 클램핑 디스크(6)를 향하여 방사상으로 연장하고 상기 클램핑 디스크(6) 상의 제3 축방향 경계면(46)의 어깨부(47)와 대응하는 어깨부(45)를 가지며, 그 결과로서, 상기 밸브 하우징(4)은 상기 클램핑 디스크(6) 상에 센터링되는 밸브 장치(2).
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 클램핑 디스크(6)는, 상기 제3 축방향 경계면(46)과 반대로 놓이도록 배열되고 공구를 위한 수용 프로파일(54, 56, 58)이 장비된 제4 축방향 경계면(48)을 가지는 밸브 장치(2).
삭제
커먼 레일 시스템(common rail system)을 위하여 제1항 또는 제2항에 따른 밸브 장치(2)를 포함하는 고압 펌프.